專利名稱：基于加速度的抽油機功圖數(shù)據(jù)采集裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于油田采集領(lǐng)域，具體涉及一種基于加速度的抽油機功圖數(shù)據(jù)采集裝置。
背景技術(shù)：
抽油機的功圖數(shù)據(jù)指的是抽油機光桿的沖程沖次及負荷等數(shù)據(jù)，它是油井無線示功儀等設(shè)備必須采集的數(shù)據(jù)。目前，采集抽油機的功圖數(shù)據(jù)的方法基本上是通過角位移傳感器來實現(xiàn)的。例如唐山平升電子科技開發(fā)有限公司生產(chǎn)的功圖量油傳輸系統(tǒng)可以將油井的實測功圖數(shù)據(jù)通過GPRS傳給后臺網(wǎng)絡(luò)，角位移傳感器實時測量位移數(shù)據(jù)，載荷傳感器實時測量載荷數(shù)據(jù)構(gòu)成功圖曲線。奧利奧克信息技術(shù)有限公司生產(chǎn)的無線遠程油井監(jiān)控系統(tǒng)采用角位移傳感器測量位移。濟南科菱自動化研究所KL-YTSG系列油田示功圖遙測控制儀采用角位移測量位移數(shù)據(jù)。通過角位移傳感器測量位移存在很多不足，因為現(xiàn)在抽油機的種類很多，分為橫梁型抽油機和塔架式數(shù)控抽油機。橫梁型抽油機沖程小、沖次大，而且大小種類不一，這種情況下角位移換算的沖程就不準確；塔架式數(shù)控抽油機沖程大、沖次小，如果采用測量角位移的方式測量抽油機的沖程沖次存在很多不便，甚至無法使用。為此，中國專利201020595659. 3中提供了一種利用加速度傳感器采集加速度的方法來計算位移。由于采集的加速度通常不是連續(xù)的，而是跳動的，因此該專利中必須采用拉繩位移傳感器進行校準。這增加了操作的復(fù)雜程度，也增加了設(shè)備的成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種解決上述問題的方案，改進了算法，提供一種操作簡單、成本低的基于加速度的抽油機功圖數(shù)據(jù)采集裝置。本發(fā)明的技術(shù)方案是提供基于加速度的抽油機功圖數(shù)據(jù)采集裝置，其包括單片機、設(shè)置在抽油機光桿上的加速度傳感器、負荷傳感器和為它們供電的電源模塊，所述單片機包括計時器，其特征在于其計算抽油機功圖數(shù)據(jù)的步驟是
1)所述加速度傳感器采集所述抽油機光桿實時的加速度，所述負荷傳感器采集所述抽油機光桿實時的負荷，并將它們傳輸給所述單片機，由所述單片機執(zhí)行以下計算；
2)計算相鄰若干個所述加速度的平均值，以該平均值作為以下步驟中所提及的加速
度；
3)計算所述加速度最大值和最小值的平均值，以其為加速度零值；根據(jù)所述加速度和加速度零值積分求解所述抽油機光桿的速度；
4)以大于所述加速度零值的所述加速度對應(yīng)的速度為正值，小于所述加速度零值的所述加速度對應(yīng)的速度為負值；速度由負變正時作為下所述抽油機光桿沖程的下死點，速度由正變負時作為下所述抽油機光桿沖程的上死點；以所述下死點到上死點間的距離為上沖程，以所述上死點到下死點間的距離為下沖程，根據(jù)步驟3)所計算得到的速度和所述計時器所得到的時間積分求解所述上沖程和所述下沖程；
5)將所述上沖程和下沖程按距離平均分成若干個點，加入該點所對應(yīng)的所述負荷得到所述抽油機功圖數(shù)據(jù)。優(yōu)選的，所述步驟1)中所述加速度傳感器的采集頻率為1毫秒。優(yōu)選的，所述步驟2)中計算相鄰8個所述加速度的平均值。優(yōu)選的，其還包括無線傳輸模塊，所述無線傳輸模塊將所述抽油機功圖數(shù)據(jù)遠程傳輸給后臺處理系統(tǒng)。優(yōu)選的，所述電源模塊包括鋰電池和為所述鋰電池供電的太陽能電池板。優(yōu)選的，所述單片機為ATMEGA128。優(yōu)選的，所述步驟5)中將所述上沖程和下沖程按距離平均分成256個點。本發(fā)明的基于加速度的抽油機功圖數(shù)據(jù)采集裝置通過改進算法，實現(xiàn)僅利用加速度傳感器采集加速度來計算抽油機的沖程和沖次，大大提高了其精度以及操作性。并利用無線傳輸方式以及太陽能電池供電的方式，使得該裝置便于安裝和使用。


圖1是本發(fā)明的基于加速度的抽油機功圖數(shù)據(jù)采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是計算抽油機功圖數(shù)據(jù)的流程圖。
具體實施例方式下面對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細的描述。如圖1所示，本發(fā)明的基于加速度的抽油機功圖數(shù)據(jù)采集裝置包括單片機、無線傳輸模塊、設(shè)置在抽油機光桿上的加速度傳感器、負荷傳感器和為它們供電的電源模塊，單片機為ATMEGA128，它還包括計時器。電源模塊包括鋰電池和為鋰電池供電的太陽能電池板。如圖2所示，其計算抽油機功圖數(shù)據(jù)的步驟是
1)加速度傳感器采集抽油機光桿實時的加速度，負荷傳感器采集抽油機光桿實時的負荷，采集的頻率是1毫秒。傳感器將采集好的數(shù)據(jù)傳輸給單片機，由單片機執(zhí)行以下計算；
2)計算相鄰若干個加速度的平均值，以該平均值作為以下步驟中所提及的加速度；這樣就可以避免因為采集到的加速度跳動而造成數(shù)據(jù)不準確；大大提高了計算的精度，也避免了再利用拉線位移傳感器的進一步校正工作，提高了操作的簡便性；
3)計算加速度最大值和最小值的平均值，以其為加速度零值；根據(jù)加速度和加速度零值積分求解抽油機光桿的速度；
4)以大于加速度零值的加速度對應(yīng)的速度為正值，小于加速度零值的加速度對應(yīng)的速度為負值；速度由負變正時作為下抽油機光桿沖程的下死點，速度由正變負時作為下抽油機光桿沖程的上死點；以下死點到上死點間的距離為上沖程，以上死點到下死點間的距離為下沖程，根據(jù)步驟3)所計算得到的速度和計時器所得到的時間積分求解上沖程和下沖程；5)將上沖程和下沖程按距離平均分成若干個點，加入該點所對應(yīng)的負荷得到抽油機功圖數(shù)據(jù)。最后由無線傳輸模塊將抽油機功圖數(shù)據(jù)遠程傳輸給后臺處理系統(tǒng)，供其他設(shè)備使用。以上實施例僅為本發(fā)明其中的一種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說， 在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準。
權(quán)利要求
1.基于加速度的抽油機功圖數(shù)據(jù)采集裝置，其包括單片機、設(shè)置在抽油機光桿上的加速度傳感器、負荷傳感器和為它們供電的電源模塊，所述單片機包括計時器，其特征在于 其計算抽油機功圖數(shù)據(jù)的步驟是1)所述加速度傳感器采集所述抽油機光桿實時的加速度，所述負荷傳感器采集所述抽油機光桿實時的負荷，并將它們傳輸給所述單片機，由所述單片機執(zhí)行以下計算；2)計算相鄰若干個所述加速度的平均值，以該平均值作為以下步驟中所提及的加速度；3)計算所述加速度最大值和最小值的平均值，以其為加速度零值；根據(jù)所述加速度和加速度零值積分求解所述抽油機光桿的速度；4)以大于所述加速度零值的所述加速度對應(yīng)的速度為正值，小于所述加速度零值的所述加速度對應(yīng)的速度為負值；速度由負變正時作為下所述抽油機光桿沖程的下死點，速度由正變負時作為下所述抽油機光桿沖程的上死點；以所述下死點到上死點間的距離為上沖程，以所述上死點到下死點間的距離為下沖程，根據(jù)步驟3)所計算得到的速度和所述計時器所得到的時間積分求解所述上沖程和所述下沖程；5)將所述上沖程和下沖程按距離平均分成若干個點，加入該點所對應(yīng)的所述負荷得到所述抽油機功圖數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于加速度的抽油機功圖數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于所述步驟1)中所述加速度傳感器的采集頻率為1毫秒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于加速度的抽油機功圖數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于所述步驟2)中計算相鄰8個所述加速度的平均值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于加速度的抽油機功圖數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于其還包括無線傳輸模塊，所述無線傳輸模塊將所述抽油機功圖數(shù)據(jù)遠程傳輸給后臺處理系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于加速度的抽油機功圖數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于所述電源模塊包括鋰電池和為所述鋰電池供電的太陽能電池板。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于加速度的抽油機功圖數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于所述單片機為ATMEGA128。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于加速度的抽油機功圖數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于所述步驟5)中將所述上沖程和下沖程按距離平均分成256個點。
全文摘要
本發(fā)明公開了基于加速度的抽油機功圖數(shù)據(jù)采集裝置包括單片機、設(shè)置在抽油機光桿上的加速度傳感器、負荷傳感器和為它們供電的電源模塊，單片機包括計時器，其特征在于其計算抽油機功圖數(shù)據(jù)的步驟是采集加速度和實時的負荷；計算相鄰若干個所述加速度的平均值；計算加速度零值；積分求解速度；積分求解上沖程和下沖程；將它們按距離平均分成若干個點，加入該點所對應(yīng)的所述負荷得到抽油機功圖數(shù)據(jù)。本發(fā)明的基于加速度的抽油機功圖數(shù)據(jù)采集裝置通過改進算法，實現(xiàn)僅利用加速度傳感器采集加速度來計算抽油機的沖程和沖次，大大提高了其精度以及操作性。并利用無線傳輸方式以及太陽能電池供電的方式，使得該裝置便于安裝和使用。
文檔編號G01L3/24GK102435366SQ20111034144
公開日2012年5月2日 申請日期2011年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月2日
發(fā)明者嚴英武, 曾崇武 申請人:南京研控科技有限公司